Введение к работе
Актуальность проблемы. В восстановительной хирургии значительное иесто занимают костнопластические операции при повреждениях и заболеваниях нижней челтости [Кабаков Б.Д., 1963; Плотников НА., 1979; Швырков УТВ.. Шамсудинов А.Х., 1990; Sigran G., 1991; Zhang V., 1994]. На протяжении последних трех десятилетий упорные поиски отечественных ті зарубежных хирургов направлены на изыскание новых и более эффективных методов шруршческого лечения этой патологии. Часто успех оперативного лечения эбусловлен выбором пластического материала, который позволял бы восстано-!ип> анатомнгческую структуру и функциональное назначение нижней челюсти, .шел достаточный запас механической прочности, легко поддавался обработке, збладал высокими пластическими свойствами. Существешюе значение имеет простота стерішгзацші и отсутствие значтггелътгых затрат при подготовке материала.
При дефектах нижней челюсти чаще всего применяются аутокостные грансплантаты [Костылев М.В., 1967; Сагатбаев Д.С., Дмитриева Р.Г., 1989; Варшавский А.И. с соавт., 1991; Santler G., Karcher Н., 1994]. Однако ауто-генная кость, обладая высокими биопластическими свойствами, нередко не тает возможности восстановить анатомическую форму челюсти из-за обширности дефекта. Аутопластика нежелательна при системном поражении скелета, лучевой болезни, иногда в старческом и детском возрасте [Плотников НА, 1979; Сагатбаев Д.С., 1986].
Профессором Плотниковым НА. (1967, 196S, 1979), разработано перспективное направление костно-пластических операций на нижней челюсти с использованием аллоіснньїх тканей, консервированных различными способами; иногда в сочетании с аутотрансплантатами (комбинированные) или че-тюстные (оргоготопические) трансплантаты, позволяющие восстановить |>орму и размеры нижней челюсти [Кабаков Б.Д., 1963; Джабиев Н.М., 1975; Плотников НА., Сысолятин П.Г., Бригалнова Л.Л., 1980]. Неплохие результаты получены при использовании в качестве пластического материала деминерализованной кости [Шамсудинов А.Х., Швырков М.Б., 1984; Козлов ВА, 1989; Ломницкий И.Я., Ли Л.Н., 1991; Сумароков Д.В. с соавт., 1991; Болтру-кевич СИ. с соавт., 1991]. Сравнительная оценка эффективности применения тех или иных трансплантатов иногда затруднена вследствие разных способов консервации тканей. Рассасывание пересаженных алл ore иных тканей связано : несколькими причинами, но несомненно одной из самых основных является иммунный конфликт [Вішоградова Т.П., Лаврищева Г.И., 1974; Нaimers I.J., 1959; Brooks D., Heiple К., 1963]. Это осложнение при костной аллоген-етой пластике встречается в значительном проценте случаев - от 6 до 35% [Брускина В.Я., 1970; Бригаднова Л.Л., 1986; Сагатбаев Д.С, 1986; Каргер АД.
-2-с соавт., 1989]. Все проявления тканевой несовместимости можно разделить на клинические, рентгенологические, иммунологические и биохимические. Иммунологические исследования реакции отторжения при аллотранспланта-цшг костной ткани весьма немногочисленны, особенно в челюстно-лицевой хирургии, хотя эти методы позволяют получать более веские и доказательные сведения о судьбе пересаженного трансплантата.
Для выявления трансплантащюнной реакции наиболее информативен тест миграции лейкоцитов в присутствии специфического антигена [Suberg, Bendixen, 1967]. В практике хирургической стоматологии этот тест ранее не использовался.
В большой проблеме аллогенной пластики изучение общих реакций организма является столь же необходимой задачей, как и исследование иммуноре-активности. Изучение биохимических процессов, происходящих в тканях, в том числе и в сыворотке крови в различные сроки после пересадки костей показало, что при применении аллогенньгх трансплантатов результаты после пластики свежей и консервированной кости были неодинаковы [Петрович Ю.А с соавт., 1992].
Технические сложности, возникающие при аутоостеопластике, значительный процент осложнений при аллогенньгх пересадках повысили интерес ученых к использованию новых материалов для эндопротезирования. Для пластики дефектов нижней челюсти в последние годы применяются имплантаты из металла и керамики, различных видов пластмасс [Темерханов Ф.Т., Плотников НА, Гоппе В.И., 1986; Каламкаров Х.А. с соавт., 1988; Бельченко В.А. с соавт., 1996; Семкин В.А. с соавт., 1996]. Однако эти материалы при наличии ряда положительных свойств имеют и отрицательные.
С 60-х годов пристальное внимание привлекли в качестве имплантатов соединения углерода. Более прочными стали имплантаты из углепластика - сочетание биологически инертных пластмасс с углеродным волокном, обладающие многими положительными свойствами, но не лишенные недостатков пластмасс [Зарацян А.К., 1990; Безруков В.М. с соавт., 1996; Григорьян А.С. с соавт., 1996; Burn С. et al., 1989].
Поиск новых материалов, отвечающих жестким требованиям к имплантатам оказался вполне закономерен. Так наше внимание было обращено на новый углеродный композіщионньгй материал, созданный Уральским НИИ композиционных материалов совместно с учеными Пермской государствеїшой медицинской академии, получивший назвшше "Углекон-М". Новый материал импоїшровал возможностью протезирования всех параметров нативной кости, включая архитектонику и модуль упругости. Механические свойства материала могут быть заданными [Вагнер Е.А., Денисов АС, Скрябин BJL, 1993].
Дальнейшее совершенствование и использование этого материала для создания конструкций имплантатов при дефектах нижней челюсти определило актуальность проблемы, избранной для настоящего исследования.
Работа выполнена по плану научных исследований Пермской государственной медицинской академии (ГТГМА) с 1980 г. как поисковая, а с 1996 как диссертационная, утвержденная на проблемной комиссии по стоматологии ПГМА и Учетгьш Советом академии.
Исследования проведены в стоматологической клинике, на кафедрах хирургической стоматологии, патофизиологии, патологической анатомии ПГМА; стоматологической поликлинике №2 г. Перми; Центральной научно-исследовательской лаборатории ПГМА
Цель исследования. Повысить эффективность применения костных трансплантатов и имплантатов из углеродного материала нового поколения при дефектах нижней челюсти и обосновать новые закономерности трансплантационной реакции при свободной пересадке аллогенных трансплантатов.
Задачи исследования:
-
Изучить в эксперименте на животных (собаках) иммунологические аспекты аллопластики дефектов нижней челюсти трансплантатами, консервированными различными способами.
-
Обосновать возможность применения теста торможения мигращти лейкоцитов для прогнозирования исходов костнопластических операций с применением аллогенных трансплантатов.
-
Изучить в эксперименте и клинике некоторые показатели белкового и фосфорио-кальцисвого обмена при свободной пересадке аллогенных челюстных трансплантатов, консервированных различными способами.
-
Обосновать особенности применения имплантатов из углеродного композиционного материала при дефектах нижней челюсти.
-
Провести сравнительные морфологические исследования кожи животных при применении простого и лазерного скальпелей.
-
Изучить результаты лечения больных с дефектами нижней челюсти с использованием костных трансплантатов и имплантатов из углеродного композиционного материала.
1. Экспериментальные исследования 1.1. Штунологические исследования
Костная ткань имеет сравнительно низкую аіггигенную активность. Тем не менее, при всех видах пересадок аллогенных тканей отмечается развитие трансплантационной реакции. В костной ткани основными носителями антигенов являются костные клетки, которые вступают в контакт с лимфоидными
-4-клетками реципиента по мере резорбции межклеточного вещества, вызывая медленную антигешгую стимуляцию [Капелян Н.И., 1973; Іапесмк W., Horn V., 1965].
Медленная антигенная стимуляция, низкая антигенная активность костной ткани вызывают иммунный ответ в виде реакции гиперчувствительности замедленного типа (ГЗТ), проявляющейся клеточными реакциями, в том числе местными воспалительными, приводящими в ряде случаев к деструкции и отторжению трансплантата [Нестеров А.И., Борисова А.М., 1973; Григорьева М.П., Зверева Н.М., 1974; Коваленко П.П., 1975; Каплин В.Н., 1996; Ostrowsty К. et al., 1967].
С целью сравнительного изучения иммунной реакции при пересадке челюстных ашюгешгьгх трансплантатов, консервированных различными методами и возможности использования теста торможения миграции лейкощггов был проведен эксперимент на 30 собаках (5 серий опытов по 6 животных в каждой) массой по 10-12 кг.
Все оперативные вмешательства на собаках осуществляли под внутриплев-ральным тиопенталовьгм наркозом из расчета 35 мг на 1 кг массы тела животного. Анестезия наступала через 5-10 минут и длилась в течение 1-1,5 часов. После выбривания шерсти операционное поле обрабатывали 2%-ным спиртовым раствором йода.
В подиижнечелюстной области делали разрез кожи длиной 6-8 см, послойно рассекали ткани до кости. Обнажали угол и тело нижней челюсти и производили резекцию участка челюсти на протяжении 4-5 см. На фрагментах челюсти создавали костные площадки, на которые "внакладку" помещали челюстной аллогеннъгй трансплантат.
В I серии применяли свежие трансплантаты (контрольная группа).
Во II серии использовали формалинизированные трансплантаты, которые получали путем хранения свежей кости в 0,5% растворе формалина в течение 2-х недель.
В III серии проведено исследование с замороженными трансплантатами. Замораживание свежих трансплантатов проводили из сосуда Дюара жидким азотом при температуре -196 в течение 5 минут.
В IV серии применяли лиофилизироващгые трансплантаты. Лиофилизадию трансплантатов проводили по режиму, предусмотрешгому производствещгым регламентом Пермского НИИВС для лиофилизации компонента. Трансплантат помещали в морозильный аппарат при температуре -40-60, высушивали в камере аппарата КС-30 в течение 36 часов при глубине вакуума 25-30 мм рт.ст. и подогревали на конечном этапе до +25С. Высушенный трансплантат герметизировали.
В V серии использовали комбинированные трансплантаты (лиофили-
-5-зированнъте с аутокостью). Кусочки аутокости взятой из резецированного участка челюсти, укладывали вокруг трансплантата. Трансплантаты фиксировали проволочным швом из нержавеющей стали. Ушивали рану на коже наглухо: погружные швы - кетгутом, кожу - шелком.
Для выявления ГЗТ (пгперчувстаите;іьности замедленного типа) применена оригинальная методика исследования РТМЛ (реакции торможения миграшш лейкоцитов) с костным и микробным антигенами и оденка реакции путем расчета индекса специфической реакции по соотношению величин миграции к двум антигенам.
Новый подход к оценке РТМЛ основан на методическом пришите, применяемом при имунодиагностическом исследовании специфических реакций на микробы [Кашшн В.Н., 1979-1996]. Костный антиген для постановки реакции готовили следующим образом [О.Е. Вязов, 1967]. Часгь костного трансплантата измельчали в стерильных условиях при помощи фрезы. Получешгъгй костный порошок взвешивали, а затем по частям переносили в стерильную ступку и растирали, добавляя физиологический раствор из расчета 9 мл на 1 г ткани. Получешгую суспензию переносили в стерильный флакон и выдерживали сутки при 4С. Затем в условиях вирусологической лаборатории Пермского научно-исследовательского института вакцин и сывороток содержимое флакона после тщательного встряхивания переливали в стерильные центрифужные пробирки и центрифугировали при 12000 об/мип в течение 20 минут. Надосадоч-ную жидкость отсасывали, стерилизовали проведением через бактериальные фильтры, разливали в стерильные ампулы емкостью по 2 мл и запаивали. Количественное определение белка в антигене проводили по методу Лоури. При пересадке свежего, формалшшзированного и замороженного трансплантатов использоваш антиген только из соответствующего трансплантата, а при перс-садке лиофилизировашгаго - антигены свежего, замороженного и лиофилизи-рованного трансплантатов.
При исследовании РТМЛ использовали антиген костной ткани с содержанием белка 20 мкг в 1 мл, а для контроля специфичности - аллерген гемолитического стрептококка Казанского НИИВС или бруцеллин Горьковского НИИ опидедаологии и микробиологии с аналогичным содержанием белка.
Результаты РТМЛ оценивали по общепринятому методу Suberg в процентах но отношению к результатам пробы с физиологическим раствором, считая положительными пробы с торможением миграции от 80% и ниже и в оригинальной модификации путем вычитания или расчета соотношения показателей миграции на костньш и микробный антигены, и на антигены костных трансплантатов, консервированных различными методами.
В соответствии с основными положениями трансплантационной иммунологии, согласно которым сенсибилизация при аллотрансплантации обычно на-
чинается с 7-8 дня после пересадки и сохраняется еще в течение последующих 3-4 недель [Семичастный А.П., 1963; Фанштейн Ф.А., Зотиков Е.Л., 1966], мы ставили PTMJI до операции и в сроки 1 и 3 недели после пересадки. Забор крови у живот1ых производили из бедренной артерии. Статистическую обработку материала проводили методами вариационной статистики и путем определения парного критерия U (Вилкоксона-Машіа-Уитни).
1.2. Биохимические исследования
Работа выполнена на тех же собаках массой 10-12 кг. Проведены три серии исследований:
в I серии для замещения дефекта нижней челюсти использовали свежий челюстной аллогенный трансплантат;
во II серии - замороженный;
в III серии - лиофилизированный трансплантат.
Забор крови проводили из бедренной артерии до операции, через 7, 21 день и 3 месяца после вмешательства. Содержание общего белка в сыворотке крови определяли биуретовым методом, белковых фракций - методом электрофореза на бумаге.
Содержание кальция в сыворотке крови у животных исследовали по методу Ваарда, фосфора - по методу Бриггса; активности щелочной фосфатазы - по методу Боданского.
1.3. Морфологические исследования
1.3.1. Новый углеродный материал "Углекон-М" представляет собой сплетение углеродных волокон и нитей УКН-5000, ГОСТ 28008-88, связашшх пи-ролитическим углеродом и может быть в виде твердого монолитного углеродного тела и пористого вещества. Пористый материал "Углекон-М" был также разработан сотрудниками Пермской государственной медицинской академии и Уральского НИИ композиционных материалов в 1995 году в творческом научно-техническом сотрудничестве (Кислых Ф.И., Штраубе Г.И., Щурик А.Г.). Заключение о токсикологических испытаниях данного материала получено из ВНИИИМТ за №34/3709 от 22 июля 1992 г. с разрешением применения "Углекона-М" для стоматологической имплантации.
Процесс изготовления материала трехэтапный:
подготовка каркаса будущей конструкции;
заполнение пор каркаса гшроуглеродом;
механическая обработка имплантата.
Этап I. Из углеродного волокна УКН-5000 путем его переплетения, обвив-ки, кручения и т.д. получали каркас заранее заданной конструкции, максимально приближенной по форме и структуре к будущему изделию. По направлению наибольшего приложения нагрузки укладывали большее количе-
-7-ство волокон, что давало выигрыш в механической прочности. Процесс происходит при обычной комнатной температуре.
Этап 2. Каркас из углеродного волокна помешали в вакуумную печь, где осуществляли термическое разложение метана с образованием лироуглерода и осаждением последнего в межволоконное пространство. Процесс ведется при температуре 1000-1100С.
Этап 3. После извлечения из печи конструкцию подвергали механической обработке, придавая ей необходимые размеры и форму.
Изделие легко подвергается обработке, принимая любую форму и величину-
Взаимодействие костной ткани с углеродным имплантатом "Углекон-М" (монолитный материал) изучено в эксперименталышх иселедовашіях Вагнера Е.А., Денисова А.С., Скрябина В.Д. (1993), Летягиной РА. (1995). Наші впервые была изучена имплантация пористого "Углекона-М" в костную ткаїгь нижней челюсти.
Исследования проводили на 12 кроликах массой от 1,5 до 3 кг. Операцию выполняли под общим гексеналовым наркозом: 1 грамм сухого вещества растворяли в 20 мл физиологического раствора. В зависимости от массы животного, шгграперитонеалъно вводили от 3,5 до 6,5 мл свежеприготовленного раствора. Анестезия наступала через 5-10 минут и длилась в течение 1-1,5 часов.
В области операционного поля сбривали шерсть и обрабатывали 2%-ным раствором йода.
В качестве имллантатов использовали стержни из пористого "Углекона-М" диаметром 2-3 мм it длиной 3-4 мм. Стерилизацию ішплантатов проводили автоклавированием при температуре 110С при давлении в 1,5 атмосферы в течение 60 минут.
После проведения срединного разреза в подбородочной области животного, раздвигали мягкие ткани и обнажали тело нижней челюсти до жевательных мышц. Скелетировали наружную поверхность нижнего края челюсти на уровне, соответствующем треугольному пространству в промежутке между корнями резцов и кльжов слева и справа. Фиссурным бором или фрезой в кости тела нижней челюсти сверлили отверстие, в которое вводили пористые им-плантаты. Рану послойно ушивали. В дальнейшем проводили наблюдение за животными: определяли их общее состояние, аппетит, поведение, а также состояние послеоперационной раны.
Через 1, 3, 5-6 месяцев после операции животных выводили из эксперимента (по 4 животных каждой группы), осуществляли забор блока челюсти с имплантатом, проводили его осмотр, фотографирование, а для гистологического исследования микропрепаратов их фиксировали в 10%-ном нейтральном формалине, дскальцинировали 10%-ной азотной кислотой, проводили по
-8-спиртам возрастающей концентрации и заливали в парафин. Препараты окрашивали гематоксилином и эозином и пикрофуксином по ван Гизоігу.
Шлифы кости готовили следующим образом: перпендикулярно границе костъ-имплантат косттга-утлеродный блок рассекали сепарационным диском, фиксировали в 10%-ном растворе нейтрального формалина, промывали и проводили по спиртам возрастающей концентрации. После высушивания при комнатной температуре шлифовали, окрашивали раствором эозина или малахитового зеленого.
1.3.2. В условиях эксперимента проведены в сравнительном аспекте морфологические исследования кожи при использовании лазерного и простого скальпелей.
Исследование выполнено на 60 белых беспородных крысах, которым под эфирным наркозом в области спины иссекали простым и лазерным скальпелем полоски кожи на симметричных участках длиной 3-4 см, шириной 2 см. Лазерное иссечение производили с помощью установки "Скальпель-1" сфокусированным лучом диаметром 1,5-2,5 мм с выходной мощностью луча 10-15 Вт. Раны ушивали шелком и обрабатывали спиртовым раствором бриллиантовой зелени.
Через 2, 6-8, 12-13 суток и 1 месяц кожу в области операционной раны брали для морфологического исследования, заливали в парафин после формалиновой фиксации. Для оценки регенеращш тканей гистологические срезы окрашивачи гематоксилином-эозином, пикрофуксином по ван Гизону, аль-циаиовым синим, проводили ШИК-реакцию и импрегнацию азотнокислым серебром по Гомори. Морфологические процессы в ране оценивали полуколичественно по модифицированной методике Соколовского В.В. (1976). Полученный цифровой материал обработан статистически с применением критерия Стьюдента.
1.4. Клинические исследования проведены у 208 больных с дефектами нижней челюсти. Из них у 191 пациента проведены костнопластические операции с использованием ауто- и аллогенных трансшшнтатов, у 17 - имплангатов из углеродного композициошюго материала "Углекон-М". При этом были изучены рентгенологические, иммунологические и биохимические показатели, а в группе больных с применением имплантатов проведена ультразвуковая остеометрия на аппарате "Эхоостеометр-ЭОМ-0128". Изучены ближайшие и отдаленные результаты лечения.
Научная новизна и теоретическая значимость исследования .
Разработана оригинальная методика исследования РТМЛ и на ее основе изучены закономерности трансплантационной реакции при пересадке че-
-9-люстных аллогенных трансплантатов, консервированных различными методами.
В эксперименте и клинике изучены биохимические показатели сыворотки крови, отражающие общую реакцию организма на трансплантацию кости и уровень остеопласттгческих процессов. Обобщен шестидесятилетний ютшшчс-ский опыт костнопластических операций при дефектах нижней челюсти, изучены блтгжайшие и отдалетгьте резулт>таты. С целью уменьшения травм атич-пости операции применен сфокусированный лазерный луч для рассечения мягких тканей и иссечения рубцов. Впервые обоснована возможность применения в клинике при дефектах нижней челюсти нового углеродного композиционного материала "Углекон-М" в качестве имплантатов. Получена золотая медаль с отличием на международной выставке за внедрение в практику пористого углеродного материала (г. Брюссель, 1996 г.)
Практическая ценность и внедрение результатов работы . Впервые обоснована возможность использования РТМЛ в клинике с целью прогнозирования исходов костнопластических операций аллогенными трансплантатами и определения показания к их применению. При сопоставлении результатов РТМЛ на различные костные антигены удалось выявить разницу в характере трансплантационной реакции. РТМЛ на антиген лиофилизированного трансплантата в эксперименте после его пересадки отличается достоверным усилешгем миграции лейкоцитов, что свидетельствует о снижении антигенной активности.
Биохимические показатели сыворотки крови позволяют оценить при костнопластических операциях не только общую неспецифическую резистентность организма, но и процессы, происходящие в трансплантате и окружающих тканях.
Впервые в лечебную практику стоматклшшки ПГМА при замещении дефектов нижней челюсти внедрены имплантаты из углеродного композиционного материала, которые сокращают время операции, сроки лечения, уменьшают риск осложнений, а также устраняют необходимость проведения повторных вмешательств.
Рассечение мягких тканей при костнопластических операциях лазерным скальпелем уменьшает травматичпость операции и облегчает технику оперативного вмешательства.
Получеттт.те данные используются в процессе обучения студентов стоматологического факультета и врачей хирургов-стоматологов на факультете усовершенствования и специализации в ПГМА. Инструкции по применению лазерных хирургических установок определены совместно с ЦНИИС (г. Москва). Материалы были приняты на выставку "Стоматология в
-10-СССР" в павильоне "Здравоохранение" ВДНХ СССР по применению лазеров в стоматологии (г. Москва).
АПРОБАЦИЯ. Основные положения работы были доложены на 16-й областной научно-практической конференции посвященной 40-летию научно-медицинского общества стоматологов (Пермь, 1980 г.), на областном научном медицинском обществе (Пермь, 1983 г.), на всесоюзной школе "Лазерная техника и ее применение в медицине" (Москва, 1984 г.), на I городской научно-практической конференции "Естественные науки на службе здравоохранения" (Пермь, 1985 г.), на всесоюзной конференции по применению лазеров (Ташкент, 1985 г.), на республиканском Узбекском обществе стоматологов (Ташкент, 1985 г.), на VIII Всесоюзном съезде стоматологов (Волгоград, 1987 г.), на международном симпозиуме по лазерной хирургии (Самарканд, 1988 г.), на научно-практической конференции стоматологов Северо-Запада (Ленинград, 1989 г.), на II Всесоюзном семинаре "Лазерная биофизика и новые применения лазеров" (Тарту, 1990 г.), на Всесоюзной конференции "Лазерная биология и лазерная медицина" (Тарту-Пюхаяврс, 1991 г.), на межрегиональной учебно-методической конференции (Пермь, 1996 г.).
ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано 30 научных работ, в том числе 2 монографии (в соавторстве), 1 методические рекомендации. Подана заявка на изобретение "Способ лечения больных с дефектами нижней челюсти" N 96116673 от 23.08.96. Получена 2 удостоверения на рационализаторские предложения.
Основные положения , выносимые на защиту:
-
Реакция торможения миграции лейкоцитов может быть использована для оценки антигенной активности аллогенных трансплантатов, консервиро-вашшх различными способами.
-
Возможность применения теста мшрации лейкоцитов в клинике с целью прогнозирования исходов костнопластических операций с применением аллогенных трансплантатов.
-
Биохимические показатели сыворотки крови позволят оценить общие реакции организма у больных с дефектами нижней челюсти.
-
Значительные преимущества при замещении дефектов нижней челюсти открывает имплантация новых углеродных материалов.
-
Использование лазерного скальпеля при костнопластических операциях на шгжней челюсти уменьшает травматичность и улучшает косметические результаты.
-
Оценка результатов лечения больных с дефектами нижней челюсти с применением трансплаигатов и имплангатов.
Диссертация на соискание ученой степени доктора медицинских наук (в форме научного доклада) состоит из введения, описания материалов и методов исследования, обсуждеття полученных результатов, выводов, практических рекомендаций, списка работ, опубликованных по семе диссерташш. Текст изложен на 48 страницах машинописного текста.
![Пластика костных дефектов челюстей волластонитапатитовой биокерамикой [Электронный ресурс]](/i/i/4462/200794.png "Пластика костных дефектов челюстей волластонитапатитовой биокерамикой [Электронный ресурс] Чугунов Андрей Александрович")
